第一章流体流动Flowsoffluids第二节流体静力学基本方程式Basicequationsoffluidstatics二.流体的密度与比容1.密度=m/V对静止流体=m/V液体密度随压力变化很小。气体的密度随压强和温度而变化，一般用状态方程式表示。理想气体状态方程：PV=nRT=PM/(RT)理想气体密度变化/=TP/(TP)三.流体静力学的基本方程2.液位的测量pa=p0+ghpb=p0+HggRZ1=HgR1/Z2=HgR2/上二式相减并整理得kg/m3所以Z1=0.1513600/816=2.5m3.液封高度的测量第三节管内流体流动的基本方程式BasicequationsofFluidflowsintube二.稳定流动与不稳定流动三.连续性方程式四.柏努利方程式2.柏努利方程的简要推导例1-11:高位槽内的水面高于地面8m,水从1084mm的管道中流出,管路出口处高于地面2m,在本题条件下,水流经系统的能量损失为∑hf=6.5u2,u为水在管内流速,计算:1)A-A′截面处水的流速;2)水的流量例1-12:本题附图所示冷冻盐水系统.盐水的密度为1100kg/m3,循环量为36m3/h,管路直径相同.盐水由A流经B的能量损失为98.1J/kg,由B流经A的能量损失为49J/kg,计算:1)若泵的效率为70%,泵的轴功率为多少;2)若A处的压强表读数为245.2103pa时,B处的压强表读数为多少?例1-13:用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。管路的直径为762.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66103pa，水经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失分别为∑hf,1=2u2，∑hf,2=10u2,u为水在管内流速,排出管与喷头连接处的压强为98.07103pa(表压),计算泵的有效功率为多少;例1-14:用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体从低位槽送至高位槽,两槽内液位维持恒定。管路的直径为603.5mm，其它尺寸如图所示。各段的能量损失分别为∑hf,AB=∑hf,CD=u2，∑hf,BC=1.18u2，两压差计中的指示液均为水银，计算：1）当R1=45mm，h=200mm时，压缩空气的压强;2）U管压差计读数R2为多少？第四节管内流体流动现象Thephenomenaoffluidflowintube经验公式：F∝加上比例常数并用单位面积上的内摩擦力表示速度梯度剪应力粘度粘度也称动力粘度。上式即牛顿粘性定律。粘度的物理意义为：流体流动时，单位速度梯度所产生的剪应力或单位面积上产生内摩擦力的大小。粘度的单位为Pa.s。流体力学中还用运动粘度，=/，其单位为m2/s。速度梯度越大，剪应力或粘度越大。通常纯物质的粘度由实验测定。常用物质，计算时可查本书附录。粘度数值的一般变化规律：液体粘度随温度上升而下降；气体粘度随温度上升而上升。压力对液体粘度的影响极小，可以不计。压力对气体的粘度影响也只有在很高的压力下才较显著，所以一般压力下也不计压力影响。混合物的粘度原则上也由实验得出。有时可用经验公式估算。如：对于常压气体2.流体中的动量传递二.流体流动类型与雷诺准数雷诺数三.流体在圆管内的速度分布圆管入口处的流动边界层发展平板上的流动边界层发展由牛顿粘性定律F=S=2rl克服阻力使流体流动的动力是上下两端流体的压强差。当流体推动力与摩擦阻力平衡时-r2P=2rl整理积分得ur为某一层流体的流速。流速分布呈抛物线型。管中心流速最大实际测定的速度是平均流速，与流速有关的就是体积流量，因此从它们的关系入手。以管径代替(1-39)中的R，并改写为此式即哈根－泊素叶公式。此式表明，在滞流流动时，克服摩擦阻力的压强差与流速成正比。第五节流体流动的阻力二.层流的摩擦阻力b>b<2.量纲分析法设P=Kdalbucjkq分析因次ML-1/2=LaLb(L/)c(ML-3)j(ML-1/L2)kLq对两边相同量纲的指数列方程j+k=1-c–k=-2a+b+c–3j–k+q=-1解出a,c,ja=-b–k–qc=2–kj=1–kP=Kd-b-k-qlbu2-k1-kkq合并相同指数项一些经验公式补充一个可以适用于全部流动类型和管壁粗糙度的经验公式：四.非圆直管内的流动阻力产生局部阻力损失的主要原因：1.阻力系数法在直管阻力公式前加一系数(局部阻力系数）hf=u2/2处理办法：管道突然扩大或缩小用1-58计算。实际上只要记住：进口=0.5出口=1.0。